Bevezetés
A pórusbetont gyakran használják az építőiparban, különösen teherhordó és nem teherhordó falak, mennyezetek, tetőszerkezetek és homlokzatok esetében. Alacsony sűrűsége és jó hőszigetelő tulajdonságai miatt a pórusbeton az energiahatékony épületek népszerű anyaga. A Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség fontos paraméter a minőségellenőrzés, de az új anyagok kutatása és fejlesztése szempontjából is. A hőszigetelő anyagok Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képességének meghatározására a hőáramlásmérő (HFM) és az őrzött meleglemez (GHP) módszerek az elterjedt módszerek.
Lézeres villanáselemzés
A lézeres villanáselemzés (LFA) egy másik gyakori módszer a termikus tulajdonságok, például a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség, a Fajlagos hőkapacitás (cp)A hőkapacitás egy anyagspecifikus fizikai mennyiség, amelyet a mintadarabba juttatott hőmennyiség és az ebből eredő hőmérséklet-emelkedés hányadosa határoz meg. A fajlagos hőkapacitás a minta egységnyi tömegére vonatkozik.fajlagos hőkapacitás és a Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség meghatározására. Általában nem porózus anyagokra korlátozódik. Az LFA azonban a McMasters [1] által a mérési jel kiértékelésére használt modell segítségével a következő feltételek mellett képes kezelni a porózus anyagokat is:
- Az anyagnak a minta vastagságához viszonyítva viszonylag small pórusokkal kell rendelkeznie.
- Az anyagot meghatározott geometriával kell elkészíteni.
- Az anyagnak átlátszatlannak vagy megfelelően grafittal bevontnak kell lennie.
A pórusbeton megfelel mindezen követelményeknek, ezért ezt a szigetelőanyagot LFA segítségével vizsgálták. Az LFA-eredmények validálása érdekében további méréseket végeztek hőáramlásmérővel (HFM) és védett meleglemezzel (GHP).
Kísérleti
A vizsgálatokhoz két próbatestet készítettünk nagyobb, 250 mm x 300 mm x 60 mm méretű tömbökből, hogy alkalmasak legyenek a HFM és GHP mérésekhez. A próbatesteket külön-külön vizsgáltuk a HFM-ben, és együtt, szimmetrikus elrendezésben a GHP-ben. A hőmérsékleteket 25 °C, 50 °C és 75 °C-ra állítottuk be, a lemezek közötti 20 K hőmérsékletkülönbséggel.
Az LFA mérésekhez ugyanabból a nagy tömbből két független, 12,7 mm átmérőjű és 5 mm vastagságú próbatestet is készítettünk. A próbatesteket ugyanazokkal a hőmérsékleti lépésekkel mértük, mint a HFM és a GHP esetében. Az LFA mérési jelek hődiffúziós képességének kiértékelésére a McMasters alapú ún. penetrációs modellt használtuk. Ez a modell figyelembe veszi a fény behatolását a próbatestbe, amit a pórusbeton pórusos felülete tesz lehetővé.
A fajlagos hőkapacitást, amely a hővezetési tényező kiszámításához szükséges, por alakú próbatesteken határozták meg differenciál pásztázó kaloriméterrel (DSC). Az összes próbatest SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűségét tömeg- és térfogatméréssel határoztuk meg.
Eredmények és vita
Az 1. ábra a HFM, GHP és LFA módszerekkel kapott hővezetési eredményeket mutatja. A Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség a hőmérséklet növekedésével nő, ahogy az a porózus anyagok esetében várható. A SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség hatása is megfigyelhető. Minél kisebb a SűrűségA tömegsűrűséget a tömeg és a térfogat arányaként határozzák meg. sűrűség, annál kisebb az effektív Hővezető képességA hővezető képesség (λ, mértékegysége W/(m-K)) az energia - hő formájában történő - szállítását írja le egy tömegtestben a hőmérséklet-gradiens hatására (lásd az 1. ábrát). A termodinamika második törvénye szerint a hő mindig az alacsonyabb hőmérséklet irányába áramlik.hővezető képesség az alacsony vezetőképességű gázfázis nagyobb térfogata miatt. Az eredmények jó egyezést mutatnak a jól bevált HFM, GHP és LFA módszerek között a McMasters alapú penetrációs modell segítségével. A különböző próbatestek és módszerek közötti maximális eltérés kb. 10%.
Következtetés
A mérések azt mutatják, hogy az LFA-módszer jól alkalmazható porózus anyagok jellemzésére is. A small mintaméretnek köszönhetően ez nagy érdeklődésre tarthat számot az új, korlátozott mintamennyiségű pórusbetonanyagok kutatás-fejlesztése során.